The impact of organic contaminants in Important Bird and Biodiversity Areas:monitoring for and with birds

Abstract

La contaminació química és una amenaça subestimada per a la conservació de la biodiversitat. Aquesta Tesi té com a objectiu quantificar per primera vegada l'impacte dels contaminants orgànics a les Àrees Importants per a les Aus i Biodiversitat (IBA), designades per ser clau en la conservació de la biodiversitat. La pressió de la contaminació ha estat avaluada mitjançant el monitoratge de contaminants orgànics en aigua, sòl i sediment de 140 IBA d'Espanya. L'estat de la contaminació en aigües es va avaluar mitjançant l'anàlisi de 411 mostres d'aigua per a 59 contaminants de diferents famílies químiques incloses: fàrmacs, compostos d'estil de vida, pesticides, organofosfats èsters (OPE), i substàncies perfluoroalquiladas (PFAS). En totes les IBA es va detectar contaminació orgànica. Les famílies de contaminants detectades amb més freqüència van ser els fàrmacs, compostos d'estil de vida i els OPE. La superfície agrícola al voltant dels punts de mostreig es va relacionar amb concentracions significativament més altes de tots els compostos, especialment pesticides. Els compostos d'estil de vida i PFAS es van relacionar amb la proximitat a zones urbanes i plantes de tractament d'aigües residuals (EDAR), les quals també es van identificar com una font de fàrmacs a les aigües. En sòls i en sediments es van analitzar un total de 52 compostos orgànics, inclosos hidrocarburs aromàtics policíclics (PAH), pesticides organoclorats (OCP), pesticides organofosforats (OPP), bifenils policlorats (PCB), plastificants i OPE. La majoria de sòls analitzats es trobaven impactats per a fonts difuses de contaminació, els OCP van ser el grup de contaminants més detectats seguit dels PAH. Els PCB es van detectar a concentracions baixes, els nivells més elevats van correspondre a zones amb elevada influència de superfície artificial. En les mostres de sediments, els PAH van correspondre al grup de contaminants més detectats seguit dels OCP. Els resultats van evidenciar que els sòls i sediments de les zones naturals actuen com a reservoris per a contaminants persistents. La contaminació en espais naturals suposa un risc per als organismes i la biodiversitat. En aquesta Tesi, les aus s'han proposat com a espècies sentinella per avaluar l'exposició de la contaminació en els organismes. S'ha demostrat la viabilitat de la proposta de programa europeu de biomonitoreig de contaminants en aus rapinyaires, mitjançant d'identificació de limitacions i solucions per a l'obtenció de mostres d'aus rapinyaires per a l'anàlisi de contaminants. L'exposició als compostos orgànics estudiats s'ha determinat en espècies d'ocells, incloses flamencs (Phoenicopterus roseus) i rapinyaires nocturns. S'han analitzat per primer cop l'exposició a contaminants orgànics en polls de flamencs de la colònia reproductora del Delta de l'Ebre. Els resultats van evidenciar una elevada exposició de la colònia reproductora a PFAS, el PFOA va ser el compost detectat a nivells més elevats. Els OCP i PCB van ser detectats a concentracions traça. El comportament d'alimentació basat en la filtració de fang i la transferència materna són les vies més probables d'exposició de contaminants orgànics als polls dels flamencs. L'exposició a contaminants ambientals també es va determinar en fetges de cinc espècies de rapinyaires nocturns atropellats, incloent-hi duc (Bubo bubo), mussol banyut (Asio otus), gamarús (Strix aluco), òliba (Tyto alba), i mussol comú (Athene noctua) de Portugal. Tots els individus analitzats van resultar ser exposats a contaminants orgànics. Tanmateix, es van determinar diferents patrons d'exposició segons el nivell tròfic i hàbitat de les espècies estudiades. En conjunt, aquesta Tesi aporta proves sobre l'amenaça de la contaminació química a les zones naturals i el seu impacte en la biodiversitat. Els resultats demostren la importància dels estudis de seguiment de contaminants per implementar amb èxit estratègies de conservació de la biodiversitat.

La contaminación química es una amenaza subestimada para la conservación de la biodiversidad. Esta Tesis tiene como objetivo cuantificar por primera vez el impacto de los contaminantes orgánicos en las Áreas Importantes para las Aves y Biodiversidad (IBA), designadas para ser clave en la conservación de la biodiversidad. La presión de la contaminación ha sido evaluada mediante la monitorización de contaminantes orgánicos en agua, suelo y sedimento de 140 IBA de España. Se han analizado un total de 411 muestras de agua para 59 contaminantes de diferentes familias químicas, incluidas: fármacos, compuestos de estilo de vida, pesticidas, organofosforados ésteres (OPE), y substancias perfluoroalquiladas (PFAS). En todas las IBA se detectó contaminación orgánica. Las familias de contaminantes detectadas con mayor frecuencia fueron los fármacos, compuestos de estilo de vida y los OPE. La superficie agrícola en torno a los puntos de muestreo se relacionó con concentraciones significativamente más altas de todos los compuestos, especialmente pesticidas. Los compuestos de estilo de vida y PFAS se relacionaron con la proximidad a zonas urbanas y plantas de tratamiento de aguas residuales (EDAR), las cuales también se identificaron como una fuente de fármacos en las aguas. En suelos y en sedimentos se analizaron un total de 52 compuestos orgánicos, incluidos hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH), pesticidas organoclorados (OCP), pesticidas organofosforados (OPP), bifenilos policlorados (PCB), plastificantes y OPE. La mayoría de los suelos analizados se encontraban impactados para fuentes difusas de contaminación, los OCP fueron el grupo de contaminantes más detectados, seguido de los PAH. Los PCB se detectaron en concentraciones bajas, los niveles más elevados correspondieron a zonas con elevada influencia de superficie artificial. En las muestras de sedimentos, los PAH correspondieron al grupo de contaminantes más detectados, seguido de los OCP. Los resultados evidencian que los suelos y sedimentos de las zonas naturales actúan como reservorios para contaminantes persistentes. La contaminación en espacios naturales supone un riesgo para los organismos y la biodiversidad. En esta Tesis, las aves se han propuesto como especies centinela para evaluar la exposición de la contaminación en los organismos. Se ha demostrado la viabilidad de la propuesta de programa europeo de biomonitoreo de contaminantes en aves rapaces, mediante identificación de limitaciones y soluciones para la obtención de muestras de aves rapaces para el análisis de contaminantes. La exposición a los compuestos orgánicos estudiados se ha determinado en especies de pájaros, incluidas flamencos (Phoenicopterus roseus) y rapaces nocturnas. Se ha analizado por primera vez la exposición a contaminantes orgánicos en pollos de flamencos de la colonia reproductora del Delta del Ebro. Los resultados evidenciaron una elevada exposición de la colonia reproductora a PFAS, siendo el PFOA el compuesto detectado a niveles más elevados. Los OCP y PCB fueron detectados en concentraciones traza. El comportamiento de alimentación basado en la filtración de barro y la transferencia materna son las vías más probables de exposición de microcontaminantes orgánicos a los pollos de flamencos. La exposición a contaminantes ambientales también se determinó en hígados de cinco especies de rapaces nocturnas atropelladas, incluyendo búho real (Bubo bubo), búho chico (Asio otus), cárabo (Strix aluco), lechuza (Tyto alba), y mochuelo (Athene noctua) de Portugal. Todos los individuos analizados resultaron ser expuestos a contaminantes orgánicos. Además, se determinaron diferentes patrones de exposición según el nivel trófico y hábitat de las especies estudiadas. En conjunto, esta Tesis aporta pruebas sobre la amenaza de la contaminación química en las zonas naturales y su impacto en la biodiversidad. Los resultados demuestran la importancia de los estudios de seguimiento de contaminantes para implementar con éxito estrategias de conservación de la biodiversidad.

Chemical pollution is an underestimated threat to biodiversity conservation. This Thesis aims to quantify for the first time the impact of organic pollutants on Important Bird and Biodiversity Areas (IBAs), designated as key biodiversity conservation areas. Pollution pressure was assessed by monitoring organic pollutants in water, soil, and sediment in 140 IBAs in Spain. A total of 411 water samples were analysed for 59 pollutants from different chemical families , including pharmaceuticals, lifestyle compounds, pesticides, organophosphorus esters (OPEs), and perfluoroalkyl substances (PFASs). Organic contamination was detected in all IBAs. The most frequently detected contaminant families were pharmaceuticals, lifestyle compounds, and OPEs. The agricultural surface around the sampling points was associated with significantly higher concentrations of all compounds, especially pesticides. Lifestyle compounds and PFASs were associated with proximity to urban areas and wastewater treatment plants (WWTPs), which were also identified as a source of pharmaceuticals in water. A total of 52 organic compounds were analysed in soils and sediments, including polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), organochlorine pesticides (OCPs), organophosphorus pesticides (OPPs), polychlorinated biphenyls (PCBs), plasticisers, and OPEs. Most of the soils analysed were impacted for diffuse sources of contamination. OCPs were the most detected group of contaminants followed by PAHs. PCBs were detected in low concentrations, and the highest levels were found in areas with high artificial surface influence. In the sediment samples, PAHs were the most detected group of contaminants, followed by OCPs. The results show that soils and sediments in natural areas act as reservoirs for persistent pollutants. Pollution in natural areas poses a risk to organisms and biodiversity. In this Thesis, birds have been proposed as sentinel species for assessing pollution exposure in organisms. The feasibility of the proposed European biomonitoring programme for pollutants in birds of prey was demonstrated by identifying the limitations and solutions for obtaining samples from birds of prey for pollutant analysis. Exposure to the studied organic compounds has been determined in bird species, including flamingos (Phoenicopterus roseus) and nocturnal raptors. For the first time, exposure to organic pollutants has been analysed in flamingos from the breeding colony of the Ebro Delta. The results showed a high exposure of the breeding colony to PFAS, with PFOA being the compound detected at the highest levels. OCPs and PCBs were detected at trace concentrations. Feeding behaviour based on mud filtration and maternal transfer are the most likely routes of exposure of flamingo chicks to organic micropollutants. Exposure to environmental contaminants was also determined in the livers of five species of nocturnal roadkill raptors, including eagle owl (Bubo bubo), long-eared owl (Asio otus), tawny owl (Strix aluco), barn owl (Tyto alba), and little owl (Athene noctua) from Portugal. All individuals analysed were exposed to organic pollutants. In addition, different exposure patterns were determined according to the trophic level and habitat of the species studied. Overall, this thesis provides evidence on the threat of chemical pollution in natural areas and its impact on biodiversity. The results demonstrate the importance of contaminant monitoring studies for the successful implementation of biodiversity conservation strategies.